JP4284265B2 - Moving picture coding apparatus, moving picture coding method, moving picture decoding apparatus, and moving picture decoding method - Google Patents
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Description
本発明は、符号化対象画像を高精度に符号化および復号化する動画像符号化装置、動画像符号化方法、動画像復号化装置および動画像復号化方法に関する。 The present invention relates to a moving image encoding device, a moving image encoding method, a moving image decoding device, and a moving image decoding method that encode and decode an encoding target image with high accuracy.
従来から、動画像符号化技術の一つとして、動き補償予測を用いる方法が広く知られている。動き補償予測を用いる動画像符号化装置では、まず、符号化しようとする入力画像と、すでに符号化された画像を動画像符号化装置内で復号化した画像(局部復号化画像)との間の動きベクトルが求められる。次に、求められた動きベクトルと局部復号化画像を用いて動き補償が行なわれ、入力画像に対する予測画像が生成される。このようにして生成された予測画像と入力画像との間の予測誤差は、直交変換され、その直交変換係数は量子化されて、動き補償予測に用いられた動きベクトルとともに復号化装置に送られる。復号化装置は、このようにして符号化装置で符号化された予測誤差と動きベクトルを受信し、すでに復号化装置において復号化された復号化画像を用いて新たな予測画像を生成して、この予測画像と予測誤差とを用いて、もとの画像を復号化する。 Conventionally, a method using motion compensated prediction is widely known as one of moving image encoding techniques. In a video encoding apparatus using motion compensated prediction, first, between an input image to be encoded and an image (local decoded image) obtained by decoding an already encoded image in the video encoding apparatus. Motion vectors are obtained. Next, motion compensation is performed using the obtained motion vector and the locally decoded image, and a predicted image for the input image is generated. The prediction error between the prediction image generated in this way and the input image is orthogonally transformed, and the orthogonal transformation coefficient is quantized and sent to the decoding apparatus together with the motion vector used for motion compensation prediction. . The decoding device receives the prediction error and the motion vector encoded by the encoding device in this way, generates a new prediction image using the decoded image that has already been decoded by the decoding device, The original image is decoded using the predicted image and the prediction error.
このように動き補償予測を行なって予測画像を生成する動画像符号化方法では、入力画像に対する復号化画像の画質の劣化を防ぐためには、入力画像と予測画像との間の予測誤差を小さくする必要がある。 In this way, in the moving image coding method for generating a predicted image by performing motion compensation prediction, in order to prevent degradation of the image quality of the decoded image with respect to the input image, the prediction error between the input image and the predicted image is reduced. There is a need.
予測誤差を小さくする方法としては、例えば、まず局部復号化画像にもともと存在する画素(整数画素)の間に、補間フィルタを用いて生成した小数点画素と呼ばれる仮想的な画素を補間し、次に、この小数点画素が補間された局部復号化画像(以下、補間画像と呼ぶ)と入力画像との間で動きベクトルを求めることで、動きベクトルをより詳細な解像度で求めることができるようにした動画像符号化方法がある(例えば、非特許文献1を参照)。また、このとき、さらに小数点画素を生成するための補間フィルタのフィルタ係数を入力画像に対して適応的に変化させて、入力画像と予測画像との間の予測誤差がより小さくなるような小数点画素を生成する補間フィルタを生成する方法も提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。
上述したように、従来の非特許文献1に開示された動画像符号化方法によれば、入力画像と補間画像との間の動きベクトルが、補間画像の小数点画素を指していた場合には、補間フィルタを入力画像に応じて適応的に変化させることにより、入力画像と予測画像との間の予測誤差を小さくすることが可能になる。 As described above, according to the moving image encoding method disclosed in the conventional non-patent document 1, when the motion vector between the input image and the interpolated image points to the decimal point pixel of the interpolated image, By adaptively changing the interpolation filter according to the input image, the prediction error between the input image and the predicted image can be reduced.
しかし、小数点画素によって局部復号化画像を補間した場合であっても、補間画像と入力画像との間の動きベクトルが、補間画像の整数画素(すなわち、局部復号化画像にもともと存在する画素)を指していた場合には、補間フィルタを変化させても、それによって補間画像の整数画素は変化することはないため、入力画像と予測画像との間の予測誤差を小さくする効果は得られない。 However, even when the local decoded image is interpolated by the decimal point pixels, the motion vector between the interpolated image and the input image is an integer pixel of the interpolated image (that is, a pixel originally present in the local decoded image). In the case of pointing, even if the interpolation filter is changed, the integer pixels of the interpolated image are not changed by this, so that the effect of reducing the prediction error between the input image and the predicted image cannot be obtained.
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、局部復号化画像をフィルタリングして得られる画像(以下、参照画像と呼ぶ)を動き補償して得られる画像と入力画像との間の誤差が小さくなるように、局部復号化画像に対するフィルタを生成し、このフィルタを用いて得られる参照画像から予測画像を生成することにより、入力画像と予測画像との間の予測誤差を小さくすることを可能とする動画像符号化方法、動画像符号化装置、動画像復号化方法および動画像復号化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is an image obtained by motion compensation of an image obtained by filtering a locally decoded image (hereinafter referred to as a reference image). A filter for a locally decoded image is generated so that an error between the input image and the input image is reduced, and a prediction image is generated from a reference image obtained using the filter, thereby generating a filter between the input image and the prediction image. It is an object of the present invention to provide a moving picture coding method, a moving picture coding apparatus, a moving picture decoding method, and a moving picture decoding apparatus that can reduce a prediction error.
上記目的を達成するために、本発明の動画像符号化方法は、局部復号化画像をフィルタリングして得られる参照画像から動き補償予測を用いて予測画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化方法において、前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求めるステップと、前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するステップと、前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成するステップと、前記入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求めるステップと、前記参照画像を前記第2の動きベクトルによって動き補償して前記予測画像を生成するステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the moving image encoding method of the present invention generates a predicted image using motion compensated prediction from a reference image obtained by filtering a locally decoded image, and the predicted image, the input image, In the moving picture coding method for encoding the quantized prediction error by orthogonally transforming and quantizing the prediction error between the input image and the locally decoded image, a first motion vector between the input image and the locally decoded image is obtained. Obtaining a filter for the locally decoded image such that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized; Filtering the locally decoded image with the filter to generate the reference image; and determining a second motion vector between the input image and the reference image. A step that is characterized by having the steps of: generating the predicted image by motion compensation by the reference picture and the second motion vector.
また、本発明の動画像符号化装置は、局部復号化画像をフィルタリングして得られる参照画像から動き補償予測を用いて予測画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルおよび前記入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求める動き検出手段と、前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するフィルタ生成手段と、前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する参照画像生成手段と、前記参照画像を前記第2の動きベクトルによって動き補償して前記予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えることを特徴とする。 In addition, the moving image encoding apparatus of the present invention generates a prediction image using motion compensated prediction from a reference image obtained by filtering a locally decoded image, and calculates a prediction error between the prediction image and the input image. In a moving image encoding apparatus that performs orthogonal transform and quantization to encode the quantized prediction error, a first motion vector between the input image and the locally decoded image, the input image, and the reference A motion detecting means for obtaining a second motion vector between the image and the input image so that an error between the image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized; Filter generating means for generating a filter for the locally decoded image, and reference image generating means for generating the reference image by filtering the locally decoded image with the filter Characterized in that it comprises a prediction image generation unit that generates the prediction image by motion compensation by the reference picture and the second motion vector.
本発明によれば、参照画像を動き補償して得られる画像と入力画像との間の誤差が小さくなるように、局部復号化画像信号に対するフィルタを生成し、このフィルタを用いて得られる参照画像から予測画像を生成するので、入力画像と予測画像との間の予測誤差を小さくすることが可能となる。 According to the present invention, a filter for a locally decoded image signal is generated so that an error between an image obtained by motion compensation of a reference image and an input image is small, and the reference image obtained by using this filter Since the prediction image is generated from the image, the prediction error between the input image and the prediction image can be reduced.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の実施形態に係わる動画像符号化装置を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a moving picture coding apparatus according to an embodiment of the present invention.
この実施形態に係わる動画像符号化装置は、入力画像信号11と予測画像信号16から予測誤差信号12を生成する減算器101と、予測誤差信号12を直交変換する直交変換器102と、直交変換器102で得られる直交変換係数を量子化する量子化器103と、量子化器103で量子化された直交変換係数を逆量子化する逆量子化器104と、逆量子化器104で逆量子化された直交変換係数を逆直交変換し予測誤差信号を再生する逆直交変換器105と、再生された予測誤差信号と予測画像信号16を加算して局部復号化画像信号14を生成する加算器106と、局部復号化画像信号14を記憶するフレームメモリ107と、フレームメモリ107から読み出された局部復号化画像信号15と入力画像信号11から動き補償予測を行なって予測画像信号16を生成する動き補償予測器108と、を備えている。
A moving image encoding apparatus according to this embodiment includes a
また、図2は、本発明の実施形態に係わる動き補償予測器108の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motion compensated
この動き補償予測器108は、局部復号化画像信号15の入力先を切り替えるスイッチ201と、局部復号化画像信号15から参照画像信号を生成する参照画像生成器202と、スイッチ201と連動して動き検出器204に入力される信号を切り替えるスイッチ203と、スイッチ203で選択された局部復号化画像信号15もしくは参照画像信号と入力画像信号11から動きベクトルを求める動き検出器204と、スイッチ201およびスイッチ203と連動して、動き検出器204で求められた動きベクトルの出力先を切り替えるスイッチ205と、動き検出器204で求められた動きベクトル、局部復号化画像信号15および入力画像信号11から、局部復号化画像信号15に対するフィルタを生成するフィルタ生成器206と、フィルタ生成器206で生成されたフィルタを記憶するフィルタメモリ207と、フィルタ生成器206で生成されたフィルタと、フィルタメモリ207に記憶されたフィルタとの間の差分を計算する減算器208と、動き検出器204で求められた動きベクトルと参照画像生成器202で生成される参照画像信号から予測画像信号16を生成する予測画像生成器209と、を備えている。
The motion compensated
次に、図1、図2および図3を用いて、本発明の実施形態に係わる動画像符号化装置の動作について説明する。なお、図3は、本発明の実施形態に係わる動画像符号化装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the moving picture coding apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the video encoding apparatus according to the embodiment of the present invention.
まず、符号化対象となる動画像信号が動画像符号化装置に入力される(ステップS101)。ここで、動画像信号は時系列の静止画像データによって構成されており、各時刻の静止画像データが入力画像信号11として、動画像符号化装置に入力される。なお、以下では、各時刻の静止画像データをフレームと呼ぶ。
First, a moving image signal to be encoded is input to the moving image encoding device (step S101). Here, the moving image signal is composed of time-series still image data, and still image data at each time is input as an
次に、減算器101において、入力画像信号11と、すでに動き補償予測器108において生成された予測画像信号16との間で、対応する画素の画素値の差分が計算され、予測誤差信号12が生成される(ステップS102)。
Next, in the
予測誤差信号12は、直交変換器102で直交変換され(ステップS103)、その直交変換係数は、量子化器103で量子化される(ステップS104)。このように量子化された予測誤差信号12の直交変換係数は、次に、エントロピー符号化器109に入力されて、符号化処理が施される。
The
また、量子化された予測誤差信号12の直交変換係数は、逆量子化器104にも入力され、逆量子化器104において逆量子化される(ステップS105)。そして、次に、逆直交変換器105において逆直交変換されて予測誤差信号が再生される(ステップS106)。
Further, the orthogonal transform coefficient of the quantized
次に、再生された予測誤差信号と、ステップS102で減算器101に入力された予測画像信号16とが加算器106によって加算されて、局部復号化画像信号14が生成され(ステップS107)、フレームメモリ107に記憶される(ステップS108)。
Next, the reproduced prediction error signal and the predicted
次に、フレームメモリ107から局部復号化画像信号15が読み出されて、動き補償予測器108に入力される。ここでフレームメモリ107から読み出される局部復号化画像信号15は、あらかじめ現在のフレームに対して一定のフレームだけ過去のフレームの局部復号化画像信号を用いると定めておいてもよく、また、別途外部から読み出す局部復号化画像信号を指定できるようにしてもよい。また、処理する入力画像信号のフレームの順序を入れ替えて、現在処理するフレームに対して未来のフレームの局部復号化画像信号を先に生成してフレームメモリ107に記憶しておき、これを読み出して現在処理するフレームの動き補償予測に用いることができるようにしてもよい。
Next, the locally decoded
動き補償予測器108では、フレームメモリ107から読み出された局部復号化画像信号15と入力画像信号11とから、動き補償予測を用いて予測画像信号16を生成する(ステップS109)。
The motion compensated
ここで、図2および図4を用いて、動き補償予測器108の動作について説明する。なお、図4は、動き補償予測器108における予測画像信号16を生成する動作を示すフローチャートである。
Here, the operation of the
まず、動き補償予測器108では、スイッチ201、スイッチ203およびスイッチ205の状態が初期化される(ステップS201)。すなわち、スイッチ201、スイッチ203およびスイッチ205では、それぞれ端子201a、端子203aおよび端子205aが導通状態となる。
First, in the
スイッチの設定が初期化されると、入力画像信号11および局部復号化画像信号15が動き検出器204に入力されて、動き検出器204において入力画像信号11と局部復号化画像信号15との間の動きベクトル(以下、初期動きベクトルと呼ぶ)が算出される(ステップS202)。2つの画像信号から動きベクトルを算出する方法としては、例えば、各画像信号を複数の領域(ブロック)に分割し、ブロックごとに2つの画像信号から最も類似したブロックを探索し、探索されたブロック間の画像信号上の位置の差をそのブロックの動きベクトルとするブロックマッチング法を用いることができる。ブロックマッチング法では、ブロック単位で動きベクトルが求まるため、初期動きベクトルの数はブロック数と同数となる。このように動き検出器204で検出された初期動きベクトルは、次に、フィルタ生成器206に送られる。
When the switch setting is initialized, the
フィルタ生成器206は、初期動きベクトル、入力画像信号11および局部復号化画像信号15を用いて、局部復号化画像信号15から参照画像信号を生成するためのフィルタを生成する(ステップS203)。
The
ここで、フィルタ生成器206で生成されるフィルタとしては、例えば、局部復号化画像信号15の各整数画素について、その整数画素を含む一定の範囲内の画素の画素値の線形和を取るフィルタとすればよい。すなわち、局部復号化画像信号15の座標(x,y)の画素の画素値をSL(x,y)とすると、対応する参照画像信号の座標(x,y)における画素の画素値SR(x,y)は、(1)式によって得られるものとする。
また、(1)式の代わりに、符号化のための計算量を制御するため、(2)式を用いて、局部復号化画像信号15の整数画素の画素値の線形和をmビットだけ右にビットシフトして得られる値を参照画像の画素値とすることも可能である。
さらに、(1)式の代わりに、(3)式のように、局部復号化画像信号15の整数画素の画素値の線形和をmビットだけ右にビットシフトして得られる値に、オフセットhoffsetを加算したものを参照画像の画素値とすることも可能である。
また、(3)式の代わりに、(4)式のように、局部復号化画像信号15の整数画素の画素値の線形和にオフセットを加算した値をmビットだけ右にビットシフトしたものを参照画像の画素値としてもよい。
フィルタ生成器206は、局部復号化画像信号15に対するフィルタのフィルタ係数h(i,j)およびオフセット値hoffsetを求める。これらのフィルタ係数h(i,j)およびオフセット値hoffsetは、参照画像信号を初期動きベクトルによって動き補償して得られる予測画像信号と入力画像信号11との間の誤差が最小になるように生成される。初期ベクトルによる参照画像信号の動き補償は、例えば、(5)式にしたがって行なえばよい。
また、予測画像信号と入力画像信号11との間の誤差は、例えば、(6)式で表される二乗誤差や(7)式で表される絶対値誤差を用いることができる。
(6)式あるいは(7)式によって求まる予測画像信号と入力画像信号11との間の誤差を最小にするフィルタ係数h(i,j)およびオフセット値hoffsetは、例えば、最小二乗法の正規化方程式を解くことによって求めることができる。または、Downhill Simplex法(例えば、J.R.Nelder and R.Mead,“A simplex method for function minimization,”Computer Journal,vol.7,pp.308−313,1965を参照)などの近似最小化手法によって、誤差を近似的に最小にするフィルタとして求めてもよい。
The filter coefficient h (i, j) and the offset value h offset that minimize the error between the predicted image signal obtained by the equation (6) or the equation (7) and the
このようにフィルタ生成器206で生成されたフィルタ(h(i,j)およびhoffset)は、参照画像生成器202に送られるとともに、フィルタメモリ207にも送られて記憶される。さらに、減算器208では、フィルタ生成器206で生成されたフィルタと、フィルタメモリ207にすでに記憶されているフィルタとの間の差分が計算され、差分信号17が生成される。ここで、フィルタ間の差分を計算するフィルタとしては、例えば、現在のフレームに対して、1フレームだけ過去のフレームのフィルタを用いればよい。
The filters (h (i, j) and h offset ) generated by the
フィルタ間の差分の計算は、例えば、(8)式によって行なう。
このようにして求められたフィルタ間の差分信号17は、エントロピー符号化器109に送られ、量子化された予測誤差信号12の直交変換係数とともに符号化される。このように、フィルタ係数およびオフセット値をそのまま符号化するのではなく、すでに生成され、記憶されているフィルタとの間で差分をとり、この差分を符号化することにより、符号化すべき情報量を減らすことが可能になる。
The difference signal 17 between the filters obtained in this way is sent to the
フィルタ生成器206から参照画像生成器202にフィルタが送られると、スイッチの設定が変更される(ステップS204)。すなわち、スイッチ201、スイッチ203およびスイッチ205では、それぞれ端子201b、端子203bおよび端子205bが導通状態となる。
When the filter is sent from the
スイッチの設定が変更されると、局部復号化画像信号15が参照画像生成器202に入力されて、参照画像信号が生成される(ステップS205)。参照画像信号は、フィルタ生成器206から送られたフィルタを用いて、局部復号化画像信号15を(3)式にしたがってフィルタリングすることによって生成される。参照画像生成器202で生成された参照画像信号は、次に、スイッチ203を経て、動き検出器204に送られる。
When the switch setting is changed, the locally decoded
動き検出器204では、参照画像生成器202から送られる参照画像信号と入力画像信号11との間の動きベクトルが算出される(ステップS206)。動きベクトルの算出方法としては、例えば、上述したブロックマッチング法を用いればよい。算出された動きベクトルは、スイッチ205を経て、予測画像生成器209に送られる。また、算出された動きベクトルは、エントロピー符号化器109にも送られ、量子化された予測誤差信号12の直交変換係数および減算器208から送られるフィルタ間の差分信号17とともに符号化される。
The
予測画像生成器209では、参照画像生成器202から送られる参照画像信号と動き検出器204から送られる動きベクトルから、予測画像信号16が生成される(ステップS207)。予測画像信号16は、(9)式にしたがって求めることができる。
このように予測画像生成器209で生成された予測画像信号16は、次に、減算器101に送られ、新たに入力される入力画像信号11との間で、予測誤差信号12を生成するために用いられる。
The
以上が、動き補償予測器108の動作である。このように、動き補償予測器108は、1フレームごとに局部復号化画像信号15に対するフィルタを生成し、このフィルタを用いて入力画像信号11に対する予測画像信号16を生成する。
The operation of the
次に、動き補償予測器108で求められた参照画像信号生成のためのフィルタの差分信号17、動きベクトル18および量子化器103で得られる量子化された予測誤差信号12の直交変換係数は、エントロピー符号化器109に送られて符号化される(ステップS110)。エントロピー符号化器109としては、例えば、算術符号化器を用いればよい。
Next, an orthogonal transform coefficient of the filter difference signal 17 for generating the reference image signal obtained by the
エントロピー符号化器109で符号化されたこれらのデータは、さらに多重化器110で多重化され、ビットストリームの符号化データ19として出力される。そして符号化データ19は、図示しない蓄積系あるいは伝送路へ送出される。
These data encoded by the
このように、本発明の実施形態に係わる動画像符号化装置によれば、予測画像信号と入力画像信号との間の誤差が小さくなるように、局部復号化画像信号15の整数画素に対するフィルタを生成し、このフィルタを用いて生成される参照画像信号と入力画像信号11とから予測画像信号16を生成することにより、予測画像信号16と入力画像信号11との間の予測誤差を小さくすることができるので、入力画像信号に対する復号化画像信号の画質の劣化を防ぐことが可能になる。
As described above, according to the video encoding apparatus according to the embodiment of the present invention, the filter for the integer pixels of the locally decoded
なお、上述した実施形態では、フィルタ生成器206では、局部復号化画像信号15のすべての整数画素に共通するフィルタを生成したが、動き検出器204で得られるブロックごとに、異なるフィルタを生成することも可能である。例えば、第k番目のブロックに属する局部復号化画像信号15の座標(x,y)に対するフィルタ係数をhk(i,j)、オフセットをhkoffsetとして、参照画像信号の座標(x,y)における画素値を(10)式によって求めるものとする。
また、複数のブロックをまとめて組を作り、ブロックの組単位ごとにひとつのフィルタを生成することも可能である。このようにすることで、局部復号化画像信号15のすべての整数画素に共通するフィルタを生成する場合に比べて、予測画像信号と入力画像信号との間の予測誤差を小さくすることが可能となるとともに、ブロックごとにフィルタを生成する場合に比べて、フィルタ生成のための計算量を削減することが可能になる。
It is also possible to create a group by combining a plurality of blocks and generate one filter for each block unit. In this way, it is possible to reduce the prediction error between the predicted image signal and the input image signal, compared to the case where a filter common to all integer pixels of the locally decoded
また、上述した実施形態では、(3)式もしくは(4)式で用いるビットシフト量を、あらかじめ定めた定数としているが、ビットシフト量を符号化効率に応じて可変とできるようにしておき、このビットシフト量も符号化して復号化器に送信することも可能である。このように、ビットシフト量を可変にすることで、効率的に符号化する情報量を制御することが可能になる。 In the above-described embodiment, the bit shift amount used in the expression (3) or (4) is a predetermined constant, but the bit shift amount can be made variable according to the encoding efficiency. It is also possible to encode this bit shift amount and transmit it to the decoder. Thus, by making the bit shift amount variable, it is possible to control the amount of information to be encoded efficiently.
また、上述した実施形態では、フレームメモリ107から読み出す局部復号化画像信号15を、あらかじめ定めた一定時間だけ過去のフレームの局部復号化画像信号としたが、例えば、現在フレームに対して一定時間だけ過去もしくは未来の局部復号化画像信号のすべてに対して、図4に示すフローチャートによって予測画像信号を生成し、そのうち、予測画像信号と入力画像信号との間の予測誤差が最も小さくなる局部復号化画像を選択するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the locally decoded
また、上述した実施形態では、ステップS207で、予測画像生成器209において、参照画像生成器202から送られる参照画像信号と動き検出器204から送られる動きベクトルを用いて予測画像信号16を生成していたが、動き補償予測器108の構成を変更し、局部復号化画像信号15とフィルタ生成器206で生成されるフィルタを直接予測画像生成器209に送るようにして、局部復号化画像15、フィルタ生成器206で生成されるフィルタおよび動き検出器204から送られる動きベクトルを用いて、(11)式にしたがって予測画像信号16を生成するようにしてもよい。
次に、本発明の実施形態に係わる動画像復号化装置について説明する。 Next, a video decoding apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
図6は、本発明の実施形態に係わる動画像復号化装置を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a video decoding apparatus according to the embodiment of the present invention.
この実施形態に係わる動画像復号化装置は、符号化データ31を分離する多重化分離器301と、多重化分離器301により分離された符号化データから、量子化された予測誤差信号の直交変換係数32、動きベクトル33および参照画像信号生成のためのフィルタの差分信号34を復号化するエントロピー復号化器302と、量子化された予測誤差信号の直交変換係数32を逆量子化する逆量子化器303と、予測誤差信号の直交変換係数を逆直交変換することにより予測誤差信号35を再生する逆直交変換器304と、既に復号化されている復号化画像信号を記憶するフレームメモリ305と、フレームメモリ305に記憶されている復号化画像信号をフィルタリングして参照画像信号36を生成する参照画像生成器306と、参照画像生成器306で生成された参照画像信号36とエントロピー復号化器302から送られる動きベクトル33とから予測画像信号37を生成する予測画像生成器307と、予測画像生成器307で生成される予測画像信号37と逆直交変換器304で再生された予測誤差信号35とを加算して復号化画像信号を生成する加算器308と、再生されたフィルタを記憶するフィルタメモリ309と、フィルタメモリ309に記憶されたフィルタとエントロピー復号化器302から送られるフィルタの差分信号34とを加算することでフィルタを再生して参照画像生成器306に送る加算器310と、を備えている。
A moving picture decoding apparatus according to this embodiment includes a
次に図6および図7を用いて、本発明の実施形態に係わる動画像復号化装置の動作について説明する。なお、図7は、本発明の実施形態に係わる動画像復号化装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the moving picture decoding apparatus according to the embodiment of the present invention will be described using FIG. 6 and FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the video decoding apparatus according to the embodiment of the present invention.
まず、復号化対象となる符号化データ31として、図1の動画像符号化装置から出力される符号化データ19が、蓄積系または伝送系を経て、図6に示す動画像復号化装置に入力される(ステップS301)。
First, as encoded
入力された符号化データ31は、多重化分離器301で、動きベクトル、参照画像信号生成のためのフィルタの差分信号および量子化された予測誤差信号の直交変換係数の符号化データへと分離される(ステップS302)。
The input encoded
分離された各符号化データは、次に、エントロピー復号化器302に送られ、復号化される(ステップS303)。エントロピー復号化器302で復号化された量子化された予測誤差信号の直交変換係数32、動きベクトル33および参照画像信号生成のためのフィルタの差分信号34(Δh(i,j)およびΔhoffset)は、それぞれ逆量子化器303、予測画像生成器307および加算器310に送られる。
Each separated encoded data is then sent to the
量子化された予測誤差信号の直交変換係数32は、まず、逆量子化器303で逆量子化され(ステップS304)、次に、逆直交変換器304で逆直交変換されて、予測誤差信号35が再生される(ステップS305)。
The
加算器310に送られた参照画像信号生成のためのフィルタの差分信号34(Δh(i,j)およびΔhoffset)は、フィルタメモリ309に記憶されているフィルタ(hM(i,j)およびhMoffset)と加算されて、現在フレームにおけるフィルタ(h(i,j)およびhoffset)が再生される(ステップS306)。フィルタの再生は、(12)式にしたがって行なえばよい。
加算器310で再生されたフィルタは、参照画像生成器306に送られるとともに、フィルタメモリ309にも送られて記憶される。
The filter reproduced by the
次に参照画像生成器306では、フレームメモリ305に記憶されている一定の時間だけ過去もしくは未来の復号化画像信号を読み出し、加算器310から送られるフィルタを用いてフィルタリングを行なって、参照画像信号36を生成する(ステップS307)。参照画像信号36の生成は、(13)式によって行なう。
参照画像生成器306で生成された参照画像信号36は、次に、予測画像生成器307に送られる。
The
予測画像生成器307では、参照画像信号36とエントロピー復号化器302から送られる動きベクトル33とを用いて、予測画像信号37を生成する(ステップS308)。予測画像信号37の生成は、(14)式によって行なう。
予測画像生成器307で生成された予測画像信号37は、加算器308において、逆直交変換器304から送られた予測誤差信号35と加算され、復号化画像信号が生成される(ステップS309)。こうして生成される復号化画像信号の時系列データが、復号化された動画像信号となる。
The
また、加算器308から出力される復号化画像信号は、フレームメモリ305にも送られ、記憶される(ステップS310)。
The decoded image signal output from the
このように、本発明の実施形態に係わる動画像復号化装置によれば、予測画像信号と動画像符号化装置に入力される入力画像信号との間の誤差が小さくなるように生成されたフィルタを用いて参照画像信号36が生成され、この参照画像信号36から予測画像信号37が生成されるため、動画像符号化装置に入力される入力画像信号に対する復号化画像信号の画質の劣化を防ぐことが可能になる。
As described above, according to the video decoding device according to the embodiment of the present invention, the filter generated so that the error between the predicted image signal and the input image signal input to the video encoding device is reduced. Is used to generate a
11・・・入力画像信号
12、35・・・予測誤差信号
13、32・・・量子化された予測誤差信号の直交変換係数
14、15・・・局部復号化画像信号
16、37・・・予測画像信号
17、34・・・参照画像信号生成ためのフィルタの差分信号
18、33・・・動きベクトル
19、31・・・符号化データ
36・・・参照画像信号
101、208・・・減算器
102・・・直交変換器
103・・・量子化器
104、303・・・逆量子化器
105、304・・・逆直交変換器
106、308、310・・・加算器
107、305・・・フレームメモリ
108・・・動き補償予測器
109・・・エントロピー符号化器
110・・・多重化器
201、203、205・・・スイッチ
202、306・・・参照画像生成器
204・・・動き検出器
206・・・フィルタ生成器
207、309・・・フィルタメモリ
209、307・・・予測画像生成器
301・・・多重化分離器
302・・・エントロピー復号化器
11...
Claims (10)
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化方法において、
前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するス
テップと、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
ステップと、
前記入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記第2の動きベクトルによって動き補償して前記予測画像を生成する
ステップと、
を有することを特徴とする動画像符号化方法。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In the moving picture coding method for coding the quantized prediction error,
Determining a first motion vector between the input image and the locally decoded image;
Generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Filtering the locally decoded image with the filter to generate the reference image;
Obtaining a second motion vector between the input image and the reference image;
Generating the predicted image by motion-compensating the reference image with the second motion vector;
A moving picture encoding method comprising:
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化方法において、
前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するス
テップと、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
ステップと、
前記入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求めるステップと、
前記局部復号化画像を前記第2の動きベクトルによって動き補償して得られる画像を前
記フィルタによりフィルタリングして前記予測画像を生成するステップと、
を有することを特徴とする動画像符号化方法。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In the moving picture coding method for coding the quantized prediction error,
Determining a first motion vector between the input image and the locally decoded image;
Generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Filtering the locally decoded image with the filter to generate the reference image;
Obtaining a second motion vector between the input image and the reference image;
Filtering the image obtained by motion compensation of the locally decoded image with the second motion vector by the filter to generate the predicted image;
A moving picture encoding method comprising:
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化方法において、
前記入力画像と前記局部復号化画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位
で前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するス
テップと、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
ステップと、
前記入力画像と前記参照画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位で前記
入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記ブロック単位で得られた第2の動きベクトルによって動き補償して
前記予測画像を生成するステップと、
を有することを特徴とする動画像符号化方法。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In the moving picture coding method for coding the quantized prediction error,
Dividing the input image and the locally decoded image into blocks of a certain size, and obtaining a first motion vector between the input image and the locally decoded image in units of blocks;
Generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Filtering the locally decoded image with the filter to generate the reference image;
Dividing the input image and the reference image into blocks of a certain size, and obtaining a second motion vector between the input image and the reference image in units of blocks;
Generating the predicted image by performing motion compensation on the reference image using a second motion vector obtained in units of blocks;
A moving picture encoding method comprising:
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化方法において、
前記入力画像と前記局部復号化画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位
で前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求めるステップと、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するス
テップと、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
ステップと、
前記入力画像と前記参照画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位で前記
入力画像と前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求めるステップと、
前記局部復号化画像を前記ブロック単位で得られた第2の動きベクトルによって動き補
償して得られる画像を前記フィルタによりフィルタリングして前記予測画像を生成するス
テップと、
を有することを特徴とする動画像符号化方法。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In the moving picture coding method for coding the quantized prediction error,
Dividing the input image and the locally decoded image into blocks of a certain size, and obtaining a first motion vector between the input image and the locally decoded image in units of blocks;
Generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Filtering the locally decoded image with the filter to generate the reference image;
Dividing the input image and the reference image into blocks of a certain size, and obtaining a second motion vector between the input image and the reference image in units of blocks;
Filtering the image obtained by motion compensation of the locally decoded image with the second motion vector obtained in units of blocks by the filter to generate the predicted image;
A moving picture encoding method comprising:
整数画素を含む一定の範囲の整数画素の画素値の重み付け和を求めるフィルタを生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の動画像符号化方法。 The step of generating the filter generates, for each integer pixel of the locally decoded image, a filter for obtaining a weighted sum of pixel values of integer pixels in a certain range including the integer pixel. The moving image encoding method according to any one of claims 1 to 4.
整数画素を含む一定の範囲の整数画素の画素値の重み付け和を一定のシフト量だけビット
シフトするフィルタを生成することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
記載の動画像符号化方法。 The step of generating the filter generates, for each integer pixel of the locally decoded image, a filter that bit-shifts a weighted sum of pixel values of integer pixels in a certain range including the integer pixels by a certain shift amount. The moving picture encoding method according to any one of claims 1 to 4, wherein:
整数画素を含む一定の範囲の整数画素の画素値の重み付け和を一定のシフト量だけビット
シフトした値にオフセットを加算するフィルタを生成することを特徴とする請求項1乃至
請求項4のいずれか1項に記載の動画像符号化方法。 The step of generating the filter adds an offset to a value obtained by bit-shifting a weighted sum of pixel values of integer pixels in a certain range including the integer pixels by a certain shift amount for each integer pixel of the locally decoded image. 5. The moving picture encoding method according to claim 1, wherein a filter is generated.
整数画素を含む一定の範囲の整数画素の画素値の重み付け和にオフセットを加算した値を
一定のシフト量だけビットシフトするフィルタを生成することを特徴とする請求項1乃至
請求項4のいずれか1項に記載の動画像符号化方法。 The step of generating the filter bit-shifts a value obtained by adding an offset to a weighted sum of pixel values of integer pixels in a certain range including the integer pixels for each integer pixel of the locally decoded image. 5. The moving picture encoding method according to claim 1, wherein a filter is generated.
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、
前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルおよび前記入力画像と
前記参照画像との間の第2の動きベクトルを求める動き検出手段と、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するフ
ィルタ生成手段と、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
参照画像生成手段と、
前記参照画像を前記第2の動きベクトルによって動き補償して前記予測画像を生成する
予測画像生成手段と、
を備えることを特徴とする動画像符号化装置。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In a video encoding device that encodes the quantized prediction error,
Motion detection means for obtaining a first motion vector between the input image and the locally decoded image and a second motion vector between the input image and the reference image;
Filter generating means for generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Reference image generation means for generating the reference image by filtering the locally decoded image by the filter;
Predicted image generation means for generating a predicted image by performing motion compensation on the reference image with the second motion vector;
A moving picture encoding apparatus comprising:
画像を生成し、その予測画像と入力画像との間の予測誤差を直交変換および量子化して、
その量子化された予測誤差を符号化する動画像符号化装置において、
前記入力画像と前記局部復号化画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位
で前記入力画像と前記局部復号化画像との間の第1の動きベクトルを求め、前記入力画像
と前記参照画像を一定の大きさのブロックに分割し、ブロック単位で前記入力画像と前記
参照画像との間の第2の動きベクトルを求める動き検出手段と、
前記参照画像を前記第1の動きベクトルによって動き補償して得られる画像と前記入力
画像との間の誤差が最小になるように前記局部復号化画像に対するフィルタを生成するフ
ィルタ生成手段と、
前記フィルタにより前記局部復号化画像をフィルタリングして前記参照画像を生成する
参照画像生成手段と、
前記参照画像を前記ブロック単位で得られた第2の動きベクトルによって動き補償して
前記予測画像を生成する予測画像生成手段と、
を備えることを特徴とする動画像符号化装置。 A prediction image is generated from the reference image obtained by filtering the locally decoded image using motion compensated prediction, and a prediction error between the prediction image and the input image is orthogonally transformed and quantized,
In a video encoding device that encodes the quantized prediction error,
The input image and the locally decoded image are divided into blocks of a certain size, a first motion vector between the input image and the locally decoded image is obtained in block units, and the input image and the reference A motion detection unit that divides the image into blocks of a certain size and obtains a second motion vector between the input image and the reference image in units of blocks;
Filter generating means for generating a filter for the locally decoded image so that an error between an image obtained by motion compensation of the reference image with the first motion vector and the input image is minimized;
Reference image generation means for generating the reference image by filtering the locally decoded image by the filter;
Predicted image generation means for generating the predicted image by performing motion compensation on the reference image using a second motion vector obtained in units of blocks;
A moving picture encoding apparatus comprising:
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